Kikuchi, Eisuke;Takagi, Shigeto;Shikano, Shuichi;Hideyuki, Doi
Korean Journal of Ecology and Environment
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v.38
no.spc
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pp.8-11
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2005
Carbon stable isotope ratios of producers varied in lake ecosystems. In tile present study, we tried to estimate the seasonal variations of carbon isotope ratios of phytoplankton and benthic diatoms in a strongly acidic lake ecosystem. Lake Katanuma is a volcanic, strongly acidic lake (average pH of 2.2), located in Miyagi, Japan. Only two algal species dominate in Lake Katanuma; Pinnularia acidojaponica as a benthic diatom, and Chlamydomonas acidophila as a green alga. Carbon isotope values of P. acidojaponica varied seasonally, while those of particulate organic matter, which were mainly composed of C. acidophila remained fairly stable. The differences suggested that $CO_2$ gas was more frequently limited for P. acidojaponica than C. acidophila, since high density patches of benthic diatoms were sometimes observed on the lake sediment. Generally, carbon concentration mechanisms (CCMs)of microalgae can fix bicarbonate in lakes, and affect the carbon isotope values of microalgae. While, in Lake Katanuma, CCMs of the microalgae may scarcely function because of high $CO_2$ gas concentration and low pH. This is the reason for low seasonal amplitude of carbon isotope values of phytoplankton relative to those in other lakes.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.52
no.6
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pp.19-26
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2010
Batch experiments were conducted to investigate growth and nutrient removal performance of microalgae Chlorella vulgaris by using piggery wastewater in different concentration of pollutants and the common growth models (logistic, Gompertz and Richards) were applied to compare microalgal growth parameters. Removal of nitrogen (N) and phosphorus (P) by Chlorella vulgaris showed correlation with biomass increase, implying nutrient uptake coupled with microalgae growth. The higher the levels of suspended solids (SS), COD and ammonia nitrogen were in the wastewater, the worse growth of Chlorella vulgaris was observed, showing the occurrence of growth inhibition in higher concentration of those pollutants. The growth parameters were estimated by non-linear regression of three growth curves for comparative analyses. Determination of growth parameters were more accurate with population as a variable than the logarithm of population in terms of R square. Richards model represented better fit comparing with logistic and Gompertz model. However, Richards model showed some complexity and sensitivity in calculation. In the cases tested, both logistic and Gompertz equation were proper to describe the growth of microalgae on piggery wastewater as well as easy to application.
Lee Jeong, Mi-Jeong;Gillis, James M.;Hwang, Jiann-Yang
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.24
no.12
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pp.1763-1766
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2003
Algal growth studies of Chlorella strains were conducted in a batch mode with bench type experiments. Carbon dioxide fixation rates of the following green microalgae were determined: Chlorella sp. H84, Chlorella sp. A2, Chlorella sorokiniana UTEX 1230, Chlorella vulgaris, and Chlorella pyrenoidosa. C. vulgaris, among other strains of microalgae, showed the highest growth rate (1.17 optical density/5 days). Cultivating conditions for C. vulgaris that produced the highest growth rate were at concentrations of 243 ${\mu}g\;CO_2$/mL, 10 mM ammonia, and 1 mM phosphate, with an initial pH range of 7-8.
A green microalga, Tetraselmis sp., was cultivated in the coastal seawater of Young-Heung Island using semi-permeable membrane photobioreactors (SPM-PBRs) in different seasons. The microalgae in the SPM-PBRs were able to grow on nutrients diffused into the PBRs from the surrounding seawater through SPMs. The biomass productivity varied depending on the ion permeabilities of the SPMs and environmental conditions, whereas the quality and quantity of fatty acids were constant. The temperature of seawater had a greater influence than solar radiation did on productivity of Tetraselmis sp. in SPM-PBRs. SPM-PBRs could provide technologies for concurrent algal biomass and fatty acids production, and eutrophication reduction in the ocean.
One of the recent environmental problems is climate change due to the increase of atmospheric $CO_2$, which causes ecological changes and various environmental problems. Therefore, various studies are being carried out to reduce $CO_2$ in the world in order to solve various environmental problems caused by increase of $CO_2$. The $CO_2$ reduction using microalgae is an environmentally friendly method by using photosynthesis reaction of microalgae. However, most studies using single species. There is no study on the $CO_2$ fixing efficiency of microalgae in natural rivers. Therefore, this study was to identify the microalgae in the Sum river and to analyze the growth characteristics of microalgae in the river to obtain optimal culture conditions. And the changes of biomass and chlorophyll-a of microalgae were analyzed according to $CO_2$ concentration and injection rate. The purpose of this study was to investigate the fixing efficiency of carbon dioxide in microalgae in natural rivers. Six kinds of dominant species were observed as a result of the identification of microalgae in Sum river(Ankistrodesmus falcatus, Scenedesmus intermedius, Selenodictyum sp., Xanthidium apiculatum var. laeve, Cosmarium pseudoquinarium, Dictyosphaerium pulchellum). All of these species were green algae. Biomass and chlorophyll-a increased with the increase of $CO_2$ concentration and biomass and chlorophyll-a increased faster flow rate at the same $CO_2$ concentration. Also, the quantity of $CO_2$ fixation on the microalgae tended to be higher when the flow rate of injected gas was faster. This study can be referred as being significant in the micro-algae in river. In addition, the optimal conditions for $CO_2$ fixation of microalgae in rivers and the quantification of the quantity of $CO_2$ fixation from microalgae in rivers can be used as basic data for future policy of $CO_2$ reduction.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.21
no.1
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pp.1-8
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2015
We investigated the effect of monochromatic light emitting diode (LED) on the growth of diatoms Nitzschia sp., Phaeodactylum tricornutum, Skeletonema sp. and green algae Chlorella vulgaris. The four microalgae species were cultured under blue LED (450 nm), yellow LED (590 nm), red LED (650 nm) and fluorescent lamp (mixed wavelengths). The maximum growth rates and cell densities of Nitzschia sp., P. tricornutum and Skeletonema sp. were highest under blue LED, followed by fluorescent lamp, red LED and then yellow LED, however those of C. vulgaris were highest under red LED. This result indicates that blue LED is favorable for the growth of diatoms. Thus, the growth of microalgae under monochromatic light might be species-specific or taxon-specific. Also, these results could be used as an important information in future for remediation of heavy metal contamination in the sediments using LED and microalgae.
Open raceway ponds are cost-efficient for mass cultivation of microalgae compared with photobioreactors. Although low-cost options like wastewater as nutrient source is studied to overcome the commercialization threshold for biodiesel production from microalgae, a cost analysis on the use of wastewater and other incremental increases in productivity has not been elucidated. We determined the effect of using wastewater and wavelength filters on microalgal productivity. Experimental results were then fitted into a model, and cost analysis was performed in comparison with control raceways. Three different microalgal strains, Chlorella vulgaris AG10032, Chlorella sp. JK2, and Scenedesmus sp. JK10, were tested for nutrient removal under different light wavelengths (blue, green, red, and white) using filters in batch cultivation. Blue wavelength showed an average of 27% higher nutrient removal and at least 42% higher chemical oxygen demand removal compared with white light. Naturally, the specific growth rate of microalgae cultivated under blue wavelength was on average 10.8% higher than white wavelength. Similarly, lipid productivity was highest in blue wavelength, at least 46.8% higher than white wavelength, whereas FAME composition revealed a mild increase in oleic and palmitic acid levels. Cost analysis reveals that raceways treating wastewater and using monochromatic wavelength would decrease costs from 2.71 to 0.73 $/kg biomass. We prove that increasing both biomass and lipid productivity is possible through cost-effective approaches, thereby accelerating the commercialization of low-value products from microalgae, like biodiesel.
The ocean provide great benefits for microalgal mass cultures with maintaining stable temperature due to high specific heat, mixing by wave energy, and providing large area for large-scale microalgae cultures. In this study, we cultivated a marine green microalga, Tetraselmis sp. KCTC12432BP, using marine photobioreactors on the ocean for investigating the effect of $NaHCO_3$ concentration on the biomass productivities and evaluating the potential of ocean microalgae culture. The culture medium consist of three fold concentrated f/2-Si with 4 g/L of $NaHCO_3$, which is dissolved in natural seawater. After 11 days of cultivation, the cultures reached stationary phase at biomass concentration of 1.6 g/L. At that time, $NaHCO_3$ concentration of 0, 2, and 4 g/L were fed to the cultures. The daily productivities of 0.11, 0.19, 0.30 g/L/day were attained with feeding rate of 0, 2, and 4 g/L $NaHCO_3$, respectively. Biomass productivity of Tetraselmis sp. KCTC12432BP was a function of the $NaHCO_3$ feeding rate as expected. This research shows that the microalgae can grow with $NaHCO_3$ as carbon source in marine photobioreactors on the ocean while exploiting various benefits of ocean cultivation.
In the present study, the biomass productivity of two green microalgae (Chlorella sp. and Dunaliella salina DCCBC2) were assessed in a 12 L tubular photobioreactor under optimum culture conditions. In the batch culture optimization process, the Chlorella sp. biomass was obtained as 1.2 g/L under atmospheric air as a sole $CO_2$ source and other culture conditions as follows: light intensity, temperature, pH, $NH_4Cl$ and $K_2HPO_4$ were 100 ${\mu}E/m^2/s$, $27^{\circ}C$, 7.0, 20.0 mM and 2.0 mM, respectively. On the other hand, 2.9 g/L of D. salina DCCBC2 biomass production was observed under the following conditions: light intensity, temperature, pH, $KNO_3$ and $K_2HPO_4$were 80 ${\mu}E/m^2/s$, $27^{\circ}C$, 8.0, 3.0 mM and 0.025 mM, respectively. At 1% $CO_2$ supply to the reactor, the Chlorella sp. production was reached 1.53 g/L with 25% increment under the same operating conditions. In addition, the maximum D. salina DCCBC2 biomass was observed as 3.40 g/L at 3% $CO_2$ concentration. Based on the aforementioned optimized conditions, the dilution rate and maximal biomass productivity of Chlorella sp. and D. salina DCCBC2 in the continuous cultivation were 0.4/d and 0.6 g/L/d and 0.6/d and 1.5 g/L/d, respectively.
The biological fixation of carbon dioxide using microalgae have many advantages over chemicals and remove carbon dioxide simultaneously. A ketocarotenoid astaxanthin is hyper-accumulated in the green freshwater microalga, Haematococcus pluvialis. In the present study, the combine effects of carbon dioxide concentration and light intensity on the growth of H. pluvilais were investigated. The carbon dioxide concentration above 10% caused a severe inhibition and around 5% is optimal for growth. Adaptation to high concentration of carbon dioxide enhanced the $CO_2$ tolerance. Specific growth rate calculated differently based upon cell number or dry weight because of the distinctive life cycle patterns of H. pluvialis : small-sized motile green cell and thick cell walled red cyst cell. Based on the light dependence of H. pluvialis, internally illuminated air-lift photobioreactor was designed and operated. Gradual increase of light supply gave more active growth and more effective productivity of astaxanthin than constant light supply.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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